41. Регенерация теплоты в энерготехнологических системах

  Количество энергии, которое необходимо подвести на разных стадиях химико-технологического процесса, определено его режимом. Затраты энергии можно уменьшить путем регенерации энергии между стадиями процесса и использования потенциала потоков в самом процессе. Но компенсировать полностью затраты энергии не всегда удается по нескольким причинам.

      Часть энергии теряется необратимо из-за природы почти всех протекающих процессов - они термодинамически необратимы, и диссипация энергии неизбежна. Например, необратимы затраты на преодоление гидравлического сопротивления потоков в аппаратах и трубопроводах. Часть тепла (энергии) неизбежно теряется с общими тепловыми потерями. К ним относятся испарение как средство поддержания температурного режима (например, в градирнях и других подобных системах), вывод неиспользуемых тепловых потоков, естественные тепловые потери через изоляцию. Недостающую энергию можно выработать в технологической системе, потребляя топливо. Для этого необходимо в систему включить энергетический узел как подсистему ХТС.

      Химико-технологическая система, включающая энергетический узел, потребляющий топливо и вырабатывающий энергию для компенсации необратимых потерь с целью поддержания технологического режима и обеспечения функционирования ХТС, называется энерготехнологической системой.

      Такая система не потребляет энергию извне, энергетически она автономна, потребляя необходимое количество топлива. Пример энерготехнологическая схема в производстве аммиака. Для сжатия и циркуляции азотоводородной смеси на стадии синтеза используют мощные турбокомпрессоры, требующие скоростного привода (паровая турбина). Пар высоких параметров обычно получают на ТЭЦ, и производство аммиака становится сильно зависимым от нее. Избежать этого можно в энерготехнологической системе. Дымовые газы после трубчатой печи конверсии метана имеют температуру более 950 °С, и их можно использовать для выработки пара высоких параметров, но их не хватает для привода паровой турбины. Недостаток энергии восполняют сжиганием дополнительного топлива в дымовом газоходе после трубчатой печи, т.е. установкой энергетического узла как элемента технологической схемы. Используют также тепло технологического газа после второй, паровоздушной конверсии метана. Тепла технологического газа, дымовых газов и дополнительной горелки как энергетического узла достаточно, чтобы отказаться от потребления энергии извне. Таким образом, производство аммиака стало автономным по энергии.